CN1036819A - 一种数字式阀门 - Google Patents

Abstract

一种数字式阀门包括一些在该数字式阀门的流 入管(2)及流出管(42)之间并联的各闸门(46)，每个 闸门(46)由能单独输送流量的基本的球形旋塞阀构 成。这些闸门按角度分布在数字式阀门的轴线的周 围，每个闸门被装到带标准座(14，18)的模件(24)里， 因此容易拆卸任一模件。本发明特别适用于通过数 字式电子系统(70)控制下在液体或气体的不同流量 之间快速地更换。

Description

本发明涉及控制气体或液体流体的流量和/或其压力。大家知道，数字式阀门能够被直接连结到一种进行该流量控制的纯数字式电子控制系统上。

目前的一种数字式阀门包括以下零件，这些零件至少部分与本发明的阀门通用。

数字式阀门包括：

一个安装在阀门轴线上用来承接经由流入边流入具有流入压力的流体的流入管，以及一个安装在同一轴线上用来让处于流出压力基本很低的所述流体经由流出边流出的流出管。

一些闸门，每个闸门在其打开时，把孔口放开让该流体以该闸门独有的流量经该流入管流到该流出管，同时在它们关闭时，阻止该流体流过。

一个阀门，它有许多个按角度在该阀门轴线周围绕成一个圈、直径大于该流入管直径的一圈闸门分布的座，至少所述每个座以在该流入管和该流出管之间并联地把所述这些闸门连结在一起的形式安装相应的一个所述闸门，使流过打开的各闸门的流体汇合在一起，以及

多个分别传动相应一个所述闸门的传动机构。

在当前的这种阀门中，在各个相同的座上安装上具有不同特定流量的闸门，因此至少在一定范围内能把一种通用的阀体用于各不同组阀门。把这些闸门按角度分布在阀的轴线的周围，因为这首先使安装各闸门和其传动机构比较简单，其次在需要时可单独地接近每个闸门进行修理或更换。同轴地安装流入管和流出管有利于把该阀门与管道装在一条直线上。

例如美国专利3937248号已阐述了当前的这种数字式阀门。

一般来说，以可能的最小流量为参考单位流量，在比值为2的几何级数的连续项如1，2，4，8，16，32等范围内分配各个闸门特定的流量。用最少的项数把它们相加可以得到一个范围在1到最大数例如63之间的任何一个整数。换句话说，闸门流量的这种分配方法有一个优点即用最少量闸门可以得到单位流量内的每个中间流量。然而，其他分配方法也是可能的并可能有更多优点。

这些阀门的主要特性可以说是它们把流量汇合在一起的精确性。当具备这种特性时，阀的流量总等于各个打开闸门流量的总和，不管那个闸门是打开着的以及不管有多少闸门是开着的，因为每个闸门独有的流量等于这唯一闸门打开时流过它的流量。当流过两个打开的闸门的流体发生使流体在两闸门中任何一个附近改变其压力和/或流速的相互作用时，将要失去这种精确特性，此时通过闸门的流量与其单独的流量不一样。如果加大阀门的流入和流出边之间的压差，即如果加大通过该阀门的压力头损耗和/或如果相对于被控制的流量加大阀门尺寸，即如果增加其体积，该精确性比较容易得到实现。

当前的数字式阀门有以下一个或几个缺点：

阀门的制作成本;

使一个阀门满足不同流量步长大小的费用;

各个闸门模可被拆卸修理或更换的容易程度;

体积;

流量相加的精确性;

压力头损耗;

在两个连续被控流量质之间转换的速度;以及，

输送大流量;

本发明的目的是要以简单的方式改变当前数字式阀门的这些缺点。

更具体地说，本发明力图使拆除各个闸门模件的最大容易程度和一个结构紧凑而且使流量精确相加的阀门之间取得协调。

本发明的阀门包括上述通用零件，并且与上述当前阀门相比该阀门有以下特征;

该阀体里的所述每个座呈开口向外并朝流入方向的凹二面角形式。该二面角的一个侧面由位于相应的一个所述闸门的沿径向的内侧面上的并沿园周方向和沿轴向或朝外斜的方向延伸的流入隔板构成，该角的另一侧面由位于该闸门流出方向上的并沿圆周方向和沿径向或朝流出方向倾斜延伸的流出隔板构成;

每个所述闸门装在相应的闸门模件里，该闸门模件有形成角度与所述凹二面角角度一样的凸二面角的两个支承面;

模件的固定装置可拆卸地把每个闸门模件通过该支承面固定在该座的流入或流出隔板上。

所述每个座的所述流入或流出隔板以及包括一个该闸门的相应的所述闸门模件在该闸门打开时为该流体形成一个弯曲的管道，其流入支路基本上垂直于该流入隔板，同时流出支路基本上垂直于该流出隔板，这使该流体能流入流出室，该流出室至少为所述这些座公用并与该流出管沟通或使它在该流出管处构成;以及

在该闸门模件所述支承面和该流入和流出支路周围的该座的隔板之间有密封装置。

该二面角可在其顶部附近被切平。在该流入隔板外由一个面沿径向构成的该二面角的流入侧面在轴向截面里可严格地沿着轴向或能倾斜到45°，朝流入方向偏斜开轴线。由该流出隔板的一个流入面构成的该二面角的流出侧面同样可以严格地沿径向或可以朝流出方向向内偏斜，可斜到30°或甚至到45°。

这种简单的布局能够在拆卸闸门模件和阀件之间的固定之后沿径向同时也可沿轴向朝流入方向，即便有一斜角的情况下，几乎不用什么拆卸工序以及不擦伤通常构成密封装置的密封圈情况下取出闸门模件。同时还看到，即使相对于阀门尺寸某些流量大时，这种布局也能够保持流量相加的精确性。至于流出室，最简单的解决办法是它为阀体的所有扇形区分用。

根据本发明，在情况许多时，也可采用以下最佳布局：

这些座的所述流入隔板作得其半径大于所述流入管的半径，以及一个逐渐变大的扩张型管子把所述流体从该流入管导入由这些所述隔板形成的并构成该流入支路的各所述流入通道部分里，因此构成了与所述流入隔板相连的公用流入室，并且其大小足够阻止流入与开启闸门相应的流入通道的流体之间的有害作用，并且甚至在流入管本身的直径小时，该室也适用。当流经阀门的流体是气体时，流入室及流入管的尺寸随管里的压力的增加而减小。

把由所述流出隔板构成的所述流出支路的各流出通道部分作得半径大于该流出管的半径，并且一个汇合管以阻止流出这些所述流出通道的流体之间发生相互作用的形式把流出该流出室的流体渐渐导入该流出管，因为这种相互作用有改变通过该闸门流量的作用。现已观察到，通过各个打开的闸门的流体之间的有害作用的危险性从流出通道朝流出方向最大，这首先有阻碍流出室半径与流入室半径一样大的作用，其次要求把流出的流体小心地收集在一起。特别是这些流体开始必须彼此平行或几乎平行。

从该闸门往流出方向的每个所述流出支路上安装上一个使流体规则化的栅网。

在每个该闸门模件里，该弯曲管包括有在所述流入支路一段里有一直线部分，一个弯头以及一个该流出支路的内直线部分。这种布局的优点是当直线部分组成大部分弯曲管的长度时有利于模件加工。

每个所述闸门有一个位于该流出支路内部部分上的流入-流出轴线，并且包括一个垂直于该流入/流出轴线的传动机构的轴，所述各传动机构被安装在该传动机构的轴上并按角度分布在所述闸门的一圈之外围绕着传动机构的一个圈上。这种布局有可能用便于加工和标定的常用阀门组成这些阀门，并保证有适合于它们各传动机构的足够大的空间。

所述各闸门是绕该传动机构轴旋转的并由该传动机构经该轴驱动的旋塞式阀，这些阀门是球形旋塞式常用型方便的阀。它们能够让最高流量的闸门达到比数字式阀门的尺寸大的单独流量。

该传动机构是一种气动或液压传动机构，其动力来自公用的压缩掌蚱渌魈逶础２⑶颐扛龃怪辽儆幸桓龅缈胤В⒛苡玫缱邮挚刂葡低晨刂扑８么鼓芄辉谥械确延孟伦鞯浇涎杆俚?更换，如果该传动机构的尺寸大，就便于把它们安装在上面提到的最佳布局中的这圈所述传动机构里，当然可以在该电子控制系统和每个该电控阀之间装上相应电子放大器以控制该液压或气动传动机构。

然而，有时最好直接使用电传动机构，特别在单个小型数字式阀门时更如此。

下面通过非限制性实例并参照附图详细说明上述内容的本发明的实施方法。当同一零件出现在几个图中时，它们都标以同一参考符号。例中给出的施实方法包括上述本发明的最佳布局。应当明白，所提到的各个零件可用其他具有四样技术作用的零件代替。

图1是本发明数字式阀门的轴向剖视图，

图2是表示图1闸门部分的放大图，

图3表示该数字式阀门的流出边。

该数字式阀门有一轴线6，阀门的所述流入管2有一个耦合法兰4并且把该流入管在其流出端焊到一个逐渐扩大的扩张型管8上，然后把管8又焊接到阀体10上。该阀体一般呈中央孔用隔板壁12封住的园环形。该环的各个按角度连续分布的扇形部分都有一个所述流出隔板18以及一个如有构成一个平台的外平面16的所述流入隔板14，因此每个这种扇形部分构成了一个二面角式的座，因此该角的流入一侧基本上平行于该阀的轴线，并且该角它的流出一侧垂直于该轴线。在流入隔板14里从隔板壁12向流入方向构成了流入室20。把一个近似立方体形的闸门模件24用螺钉如26固定到在所述流入和流出隔板间形成的座中的流入和流出隔板上。用25和27表示这些所述支承面。用一个由这段管道28在模件24里延伸的所述径向流入通道贯穿该流入隔板14。则流体导管在模件24里有一个呈90°的弯头30，其后是另外一段导管32，往后是一沿轴向穿过流出隔板18的流出通道34。把O-型密封圈29和33安装在模件24和隔板14及18之间的界面上的28及32部分的四周。所有流出通道如34都通到公用的环形流出室36，该室的外边界为汇合管38，内边界为凸出部分40，该汇合管38把该室与带耦合法兰44的流出管42连在一起。

模件24包括一个闸门46;闸门46有个置于内侧流出部分32上并贯穿球形旋塞50的小孔48。各种不同的闸门，例如4种，都有根据流过闸门的正常流量钻成不同直径小孔的同一直径的球形旋塞，该孔的最大直径与流出支路32，34的一样。12个闸门组成的数字式阀门可有三种不同直径球形旋塞。分别在52处和旋塞50和旋塞阀体56之间的54处，阀体和模件24间的56处以及阀体与隔板18之间的58处安装上密封圈。栅网69使从旋塞50流出的流体更有规律。

通过一个把该旋塞与用来自总管道66的压缩空气驱动的气动传动机构64连在一起的控制轴60经电控阀68使旋塞旋转。该总管道66呈沿该数字式阀门四周的整个路径上分布的靠近其传动机构（例如64）的管路形式，它的直径足够大以构成压缩空气缓冲源。从压缩机（未标出）依次向它送气。用一个公用电子系统70控制这些电控阀如68。由按角度分布在轴6周围的各闸门如46及各传动机构如64构成了所述这几圈闸门和传动机构。

Claims (8)

1、一种数字式阀门，包括：

一个装在阀门轴线(6)上的用于接收经流入方流入的处于流入压力的流体的流入管(2)，以及一个装在同一轴线上的用于让处于流出压力基本很低的所述流体经流出方流出的流出管(42)；

一些闸门(46)，每个闸门打开时可接通孔(48)让所述流体以各个所述闸门独自的流量从所述流入管流到所述流出管，并且在每个闸门关闭时，阻止所述流体流过；

一个阀门(10)，它有一些按角度在该阀门轴线周围绕各闸门一圈分布着的座，该圈的直径比该流入管的大，至少每个座以把这些所述流入管和所述流出管之间的各所述闸门并接起来以使流过打开各闸门的流体汇合在一起的形式安装一个相应所述闸门；

以及，

一些传动机构(64)，每个用于驱动一个相应的所述闸门；

该数字式阀门的特征在于：

在所述阀门(10)里的每一个所述座(14，18)呈开口向外并朝流入方向的凹二面角形式，该二面角的一个侧面由装在一个相应所述闸门(46)的径向侧面上并沿圆周方向和轴向或朝外斜的方向延伸的流入隔板(14)构成，以及，该二面角的另一侧面由装在该闸门流出方向上并沿圆周方向及径向或朝流出方向倾斜的方向延伸的流出隔板(18)构成；

每个所述闸门(46)被安装在相应的闸门模件里，该模件有两个支承面(25，27)，它们形成一个角度与该凹二面角一样的凸二面角；

模件的固定装置(26)可拆卸地把每个所述闸门模件经各所述支承面固定到基座的所述流入及流出隔板上；

每一个所述座的所述流入及流出隔板及包括一个所述闸门的相应所述闸门模件在所述闸门打开时为所述流体形成一个弯曲的导管(22，28，30，32，34)，该导管有一个基本上与该流入隔板垂直的流入支路(22，28)及一个基本上与该流出隔板垂直的流出支路(32，34)，这使该流体贯穿进入到流出室(36)，该室至少为这些所述座后用并与该流出管(42)沟通或在流出管处形成该室；以及

在该模件的所述支承面及所述流入及流出支路周围座的所述隔板之间安装的密封装置(29，33)。

2、一个如权利要求1的阀门，其特征还有，座（14，18）的所述流入隔板（14）作得半径大于该流入管（2）的半径。

一个逐渐扩大的扩张型管（8）把所述流体从该流入管导入由该隔板形成的并组成该流入支路（22，28）部分的流入通道（22）。

3、一个如权利要求1的阀门，其特征还有，由流出隔板（18）构成该流出支路（32，34）的流出通道（34）部分作得半径大于该流出管（42）的半径，以及汇合管（38）把流出所述流出室（36）的流体以防止流出这些所述流出通道的流体相互发生作用的形式逐步导入该流出管，因为这种相互作用可能有改变通过该闸门的流量的作用。

4、一个如权利要求1的阀门，其特征还有，在由该闸门（46）流出的每一个所述流出支路（32，34）上安装了使流体规则化的栅网（69）。

5、一个如权利要求1的阀门，其特征还有在每一个所述闸门模件（24）的里面，所述弯管（22，28，30，32，34）在所述流入支路（22，28）的（28）部分内有一直线部分，一个弯头（30）及该流出支路（32，34）的内直线部分（32）。

6、一个如权利要求5的阀门，其特征还有每个所述闸门（46）都有一个位于该一流出支路的里边部分地流入-流出轴线（32），并且有一个与该流入/流出轴线垂直的传动机构的轴（60），所述各传动机构（64）被安装在该传动机构的轴上并按角度分布在所述各闸门的一圈之外围绕着传动机构的一个圈上。

7、一个如权利要求6的阀门，其特征还有所述各闸门（46）是绕该传动机构的轴（60）转动的并由该传动机构（64）经所述轴驱动的旋塞阀。

8、一种如权利要求6的阀门，其特征还有所述各传动机构（64）是用压缩空气或其他流体的公用源（66）驱动的气动或液压的传动机构，每个传动机构至少有一个电控阀（68），使得能通过电子数字控制系统（70）控制它。

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